美國國防高級研究計劃局(DARPA)正資助一項頗具顛覆性的能源技術:將核廢料轉化為可為下一代無人機和衛星供電的長效電池。該項目名為“輻射轉電力”(Rads to Watts),其近期一筆337萬美元的合同,旨在推動一個關鍵原理驗證裝置的開發,目標是在2027年初拿出一個可工作的最小可行性原型。

該項目的核心思路是直接利用放射性同位素衰變產生的輻射來發電,而非傳統的通過熱能轉換。參與該項目的Project Omega公司首席執行官斯塔福德·希恩(Stafford Sheehan)將他們的設備描述為“微型發電機”,用以替代傳統電池。他透露,部分小型裝置已在運行,而專門為達到DARPA性能指標設計的版本將於明年初問世。該指標要求原型電池的功率密度超過每公斤10瓦,並具備數年乃至數十年的使用壽命。

這一研發工作由多方協作推進。摩根州立大學作為主承包商,負責基礎研究;太平洋西北國家實驗室(PNNL)負責處理核材料並進行測試;諾斯羅普·格魯曼ARA公司則提供計算建模,以確保原型性能達標。Project Omega將基於核廢料中提取的一種放射性同位素製造核能發電機,而Widetronix公司負責設計半導體功率轉換器。最終的原型組裝與測試將在PNNL進行。

該技術的潛在軍事應用場景極為廣泛。希恩指出,任何因電池耗盡而陷入困境的設備都可能受益,例如衛星——一旦電池耗盡且無備用電源,就意味著整顆衛星的報廢。這些電源裝置利用從核廢料中分離出的同位素,將輻射直接轉換為電能。希恩解釋其工藝時稱,他們從核廢料中回收出兩種產品:一是反應堆燃料,二是可用於供電的“電力同位素”。

值得注意的是,此次項目選用的是鍶-90(Strontium-90)同位素,其危害性低於類似太空系統中使用的鈈-238。Project Omega的發電單元為固態結構,由一塊同位素材料與半導體層疊而成,能在極端溫度下工作,這對於在惡劣環境中使用的無人系統而言是一大優勢。希恩強調,美國全國52個反應堆場址存放著超過10萬噸核廢料,聯邦政府每年因未妥善處理這些廢料而面臨數十億美元的訴訟。將核廢料轉化為長效電池,既能解決能源需求,也有助於緩解核廢料處置的難題。

該項目啟動的背景,是五角大樓正努力應對無人機系統日益增長的充電需求以及戰場上持續的發電需求。PNNL官員在一份聲明中表示,未來18個月,項目將專注於降低技術風險、在真實條件下測試系統性能,並生成支撐未來發展和轉化路徑所需的數據。當前面臨的關鍵挑戰包括提高能量轉換效率、驗證長期可靠性、管控輻射效應,以及確保安全處理和部署。